高等學校規劃教材：工程化學

《工程化學》共分六章，主要內容包括化學反應基本原理、水溶液化學、氧化還原反應與電化學、物質結構基礎和工程材料等。本書以反應原理為主線，同時穿插介紹能源、大氣污染、綠色化學、水污染和金屬腐蝕等，在重視化學基本理論與知識的同時，甄選實例將化學與各專業現實問題聯繫起來，反映學科發展趨勢和成果，展現化學的廣泛應用前景。在高等學校課程思政的人才培養發展環境和要求下，編寫時注重將思政元素凝練並融入教材。《工程化學》可作為高等院校非化學化工類專業工科類學生的教材，同時可供工程技術人員參考。

緒論 1

第1章 熱化學 5
1.1 熱化學概述 5
1.1.1 幾個基本概念 5
1.1.2 熱效應及其測量 7
1.2 反應熱的計算 9
1.2.1 熱力學 定律 9
1.2.2 等容熱效應與熱力學能變、等壓熱效應與焓變 10
1.2.3 反應的標準摩爾焓變 12
1.3 能源與能源的合理利用 14
1.3.1 化石能源 15
1.3.2 新能源 16
選讀材料 18
習題 19

第2章 化學反應的基本原理 22
2.1 化學反應的方向和吉布斯函數 22
2.1.1 影響化學反應方向的因素 22
2.1.2 吉布斯函數變與反應的自發性 25
2.2 反應的限度和平衡常數 29
2.2.1 反應限度和平衡常數 29
2.2.2 標準平衡常數與標準摩爾吉布斯函數變 31
2.2.3 化學平衡的移動及溫度對平衡常數的影響 32
2.3 化學反應速率 34
2.3.1 化學反應速率和反應速率方程 34
2.3.2 溫度對反應速率的影響 37
2.3.3 反應的活化能和催化劑 38
2.4 環境化學和綠色化學 40
2.4.1 大氣污染與環境化學 40
2.4.2 綠色化學 41
選讀材料 42
習題 43

第3章 水溶液化學 47
3.1 溶液的通性 47
3.1.1 非電解質溶液的通性 47
3.1.2 電解質溶液的通性 50
3.1.3 溶液通性的應用 51
3.1.4 表面活性劑溶液 52
3.2 酸堿解離平衡 54
3.2.1 酸堿的概念 54
3.2.2 弱酸弱鹼的解離平衡 56
3.2.3 緩衝溶液和pH控制 59
3.3 難溶電解質的沉澱溶解平衡 61
3.3.1 溶度積 61
3.3.2 溶度積和溶解度的關係 62
3.3.3 溶度積規則及其應用 63
3.4 配位化合物和配位平衡 65
3.4.1 配位化合物的組成和命名 65
3.4.2 配位平衡及其平衡常數 67
3.4.3 配位化合物的應用 68
3.5 水的淨化與廢水處理 70
選讀材料 72
習題 75

第4章 電化學基礎 78
4.1 氧化還原反應 78
4.2 原電池 79
4.2.1 原電池中的化學反應 79
4.2.2 原電池的熱力學 81
4.3 電極電勢 83
4.3.1 電極電勢的產生 83
4.3.2 標準電極電勢 84
4.3.3 電極電勢的能斯特方程——濃度對電極電勢的影響 86
4.4 電動勢與電極電勢在化學上的應用 87
4.4.1 計算原電池電動勢 87
4.4.2 氧化劑和還原劑相對強弱的比較 88
4.4.3 氧化還原反應方向和限度的判斷 89
4.5 化學電源 90
4.5.1 一次電池 91
4.5.2 二次電池 92
4.5.3 連續電池 94
4.5.4 化學電源的正確使用 96
4.6 電解 96
4.6.1 電解的基本原理 96
4.6.2 分解電壓和超電勢 97
4.6.3 電解產物的一般規律 99
4.6.4 電解技術的應用 100
4.7 金屬的腐蝕及防護 102
4.7.1 金屬的電化學腐蝕 102
4.7.2 金屬腐蝕的防護 102
選讀材料 104
習題 106

第5章 物質結構基礎 110
5.1 原子結構 110
5.1.1 原子結構的基本概念 110
5.1.2 原子核外的電子排布方式和元素週期律 116
5.1.3 原子光譜 122
5.2 分子結構 123
5.2.1 化學鍵 123
5.2.2 分子的極性和空間構型 127
5.2.3 分子間作用力 132
5.2.4 超分子化學 135
5.2.5 分子光譜 136
5.3 晶體結構 139
5.3.1 晶體的基本類型 139
5.3.2 晶體結構的測定 143
5.3.3 晶體的缺陷與非整比化合物 144
5.3.4 非線性光學晶體 145
選讀材料 146
習題 148

第6章 化學與工程材料 150
6.1 金屬材料 150
6.1.1 金屬元素概述 150
6.1.2 合金材料 151
6.1.3 超導材料 154
6.2 無機非金屬材料 155
6.2.1 非金屬元素概述 155
6.2.2 膠凝材料 155
6.2.3 陶瓷材料 156
6.2.4 半導體材料 157
6.2.5 光導纖維材料 157
6.3 高分子材料 158
6.3.1 高分子化合物的定義 158
6.3.2 高分子的分類 158
6.3.3 高分子的命名 159
6.3.4 高分子的合成 160
6.3.5 高分子的結構 161
6.3.6 高分子的熱轉變 163
6.3.7 高分子的一些物理性能 164
6.3.8 通用高分子材料 165
6.3.9 功能高分子材料 170
6.4 複合材料 174
6.4.1 複合材料的組成 174
6.4.2 複合材料的分類 174
選讀材料 176
習題 178

附錄 179
附錄1 一些基本物理常數 179
附錄2 常見物質的標準熱力學資料(p=100 kPa,T=298.15 K) 179
附錄3 常見弱酸和弱鹼在水中的解離常數 183
附錄4 常見難溶電解質的溶度積(298.15 K) 183
附錄5 一些配離子的穩定常數 184
附錄6 標準電極電勢 185

參考文獻 187